10:45 〜 11:00
[SSS15-19] 関東地域における広帯域強震動評価のための浅部・深部統合地盤モデルの構築（その２）
キーワード：強震動予測、S波速度構造モデル、微動アレイ、ボーリングデータ
1.はじめに
防災科研では、これまでに関東地域において地盤モデル（S波速度構造）の高度化1),2)を行ってきた。本研究では、さらなる高度化として、ボーリングデータおよび微動観測データを追加し、より詳細に浅部地盤構造モデルの修正手法を検討し、関東地域の浅部・深部統合地盤モデルを構築した。
本検討では、特に2秒よりも短周期側（工学的基盤よりも浅い構造：浅部地盤）に対し、1次元重複反射法による地震観測記録とサイト増幅特性等との比較を行い、既往の地盤モデルに対しての工学的基盤以浅の精度検証を行っている。ここでは、関東全域（1都6県）の結果を報告する。
2. 地盤構造モデル作成のための地盤関連データ（ボーリング・地震観測記録・微動観測）の収集について
本研究では、関東地域全域において、自治体等が所有しているボーリングデータ、地震観測記録および常時微動観測データの収集等を行った。ボーリングデータの収集は防災科研の「ジオステーション3」」に存在するデータと、自治体が所有する建築確認申請および民間事業者のボーリングデータ等を改めて収集し、主に浅部地盤のモデル構築に活用した。地震観測記録については、K-NET、KiK-net、気象庁、自治体（主に県）の観測記録を収集した。常時微動観測については、2種類の微動アレイ観測を実施している。１つは極小アレイ観測で、約1km間隔で約10,000点（平成29年2月現在）、大きめのアレイ観測は、約5km間隔で、K-NET、KiK-net、自治体の震度観測地点等の約520地点（平成29年2月現在）でそれぞれ実施した。観測には一体型常時微動観測装置JU-210, JU-215, JU-410（白山工業社製）を用いた。極小アレイ観測は、60cmの4点による三角形のアレイと5～10mの不規則アレイを約1km間隔にて行い、15分の観測を行った。微動アレイ観測については、約5km間隔で設定し、半径R=(800m) 、400m、200m、100mの大きさの三角計のアレイと、それよりも小さな半径については、一辺75m、50m、25mのL字アレイ（一部R=10～60mの三角アレイ）を展開した。三角アレイについては、90分程度、L字アレイについては30分程度の観測を行った。
3．初期地盤モデルの構築
浅部初期地質モデル作成については、地質および土質モデルの両方を作成し、ボーリングデータのあるところはその情報を使用し、無い箇所の地層境界については、周辺のボーリングにおける地層区分データを用いて、微地形区分と矛盾しないように、地質学的な検討を加えて補間を行った。さらに、補間した地層境界データを用いて、作成する地盤モデルのメッシュごとの地層境界データおよびN値の深度分布データを作成した。なお、データの少ないところでは後述する極小アレイのデータを活用し、速度構造の連続性を勘案して層境界を設定した。
4. 地盤構造モデルの修正解析と作成された地盤モデル
微動探査(極小アレイ)では、測定データにより得られた実測分散曲線に対し、深さ方向に単純に変換するSPM(Simple Profile Method)4)と逆解析(Simple Inversion Method(Pelekis and Athanasopoulos (2011) 5)), Arai and Tokimastu(2005)6))を行って、その平均値を用いて、地盤の速度構造を求めた。なお、逆解析に際しては、近傍の強震観測点において観測された地震波形のSコーダ波を用いてR/Vスペクトルを求め、これを併せた同時逆解析（ジョイント・インバージョン）を実施した。作成された関東地域全域の地盤構造モデルから解析される揺れやすさ・分布の各指標（AVS30、卓越周期、震度増分、最大速度増幅率等）は同セッションのポスター発表（若井ほか）にて報告する。
5.まとめ
本検討では、昨年の報告1)における浅部・深部統合地盤モデルをさらにデータを追加することで、高精度化を行った。関東地域で作成された工学的基盤と、それよりも浅い浅部地盤モデルは、既往の浅部地盤モデルと比較すると、周期・増幅特性が改善した。一次元重複反射法の計算においては、特に防災の観点で重要な周期1秒付近の結果がさらに改善した。改善の理由として、極小アレイによって、ボーリングデータのみではデータが少なく確認が難しいVs=300～500(m/s)程度の工学的基盤周辺の構造について、微動観測による位相度と周期特性等の評価によってモデルの精度が高くなったもと考える。
謝 辞
本研究は、総合科学技術・イノベーション会議のSIP（戦略的イノベーション創造プログラム）「レジリエントな防災・減災機能の強化」（管理法人：JST）によって実施されました。
参考文献
1) 先名 重樹、若井 淳、神 薫、前田 宜浩、木村 克己、松山 尚典、藤原 広行：強震動評価のための関東地域における浅部・深部統合地盤モデルの構築、地球惑星科学連合大会、SSS25-12、2016.
2) Senna, S., T. Maeda, Y. Inagaki, H. Suzuki, N. Matsuyama, and H. Fujiwara : Modeling of the subsurface structure from the seismic bedrock to the ground surface for a broadband strong motion evaluation, Journal of Disaster research., Vol.8, No.5, pp.889-903, 2013.
3) 大井昌弘、藤原広行、河合伸一：地震防災のための統合化地下構造データベースの構築、日本地震工学会論文集、第13巻第1号、pp.1-16、2013．
4) Satoh, T., C. J. Poran, K. Yamagata, and J. A. Rodriguez (1991), Soil profiling by spectral analysis of surface waves, in Proc. 2nd International Conference on Recent Advances in Geotechnical Earthquake Engineering and Soil Dynamics, vol. 2, edited by S. Prakash, pp. 1429–1434, University of Missouri–Rolla, Rolla, Mo.
5) Pelekis, P. C., and G. A. Athanasopoulos (2011), An overview of surface wave methods and a reliability study of a simplified inversion technique, Soil Dyn. Earthquake Eng., 31, 1654–1668.
6) Arai, H., and K. Tokimatsu : S-Wave velocity profiling by inversion of microtremor H/V Spectrum, Bull. Seismol. Soc. Am., 94, pp.53-63, 2004.
防災科研では、これまでに関東地域において地盤モデル（S波速度構造）の高度化1),2)を行ってきた。本研究では、さらなる高度化として、ボーリングデータおよび微動観測データを追加し、より詳細に浅部地盤構造モデルの修正手法を検討し、関東地域の浅部・深部統合地盤モデルを構築した。
本検討では、特に2秒よりも短周期側（工学的基盤よりも浅い構造：浅部地盤）に対し、1次元重複反射法による地震観測記録とサイト増幅特性等との比較を行い、既往の地盤モデルに対しての工学的基盤以浅の精度検証を行っている。ここでは、関東全域（1都6県）の結果を報告する。
2. 地盤構造モデル作成のための地盤関連データ（ボーリング・地震観測記録・微動観測）の収集について
本研究では、関東地域全域において、自治体等が所有しているボーリングデータ、地震観測記録および常時微動観測データの収集等を行った。ボーリングデータの収集は防災科研の「ジオステーション3」」に存在するデータと、自治体が所有する建築確認申請および民間事業者のボーリングデータ等を改めて収集し、主に浅部地盤のモデル構築に活用した。地震観測記録については、K-NET、KiK-net、気象庁、自治体（主に県）の観測記録を収集した。常時微動観測については、2種類の微動アレイ観測を実施している。１つは極小アレイ観測で、約1km間隔で約10,000点（平成29年2月現在）、大きめのアレイ観測は、約5km間隔で、K-NET、KiK-net、自治体の震度観測地点等の約520地点（平成29年2月現在）でそれぞれ実施した。観測には一体型常時微動観測装置JU-210, JU-215, JU-410（白山工業社製）を用いた。極小アレイ観測は、60cmの4点による三角形のアレイと5～10mの不規則アレイを約1km間隔にて行い、15分の観測を行った。微動アレイ観測については、約5km間隔で設定し、半径R=(800m) 、400m、200m、100mの大きさの三角計のアレイと、それよりも小さな半径については、一辺75m、50m、25mのL字アレイ（一部R=10～60mの三角アレイ）を展開した。三角アレイについては、90分程度、L字アレイについては30分程度の観測を行った。
3．初期地盤モデルの構築
浅部初期地質モデル作成については、地質および土質モデルの両方を作成し、ボーリングデータのあるところはその情報を使用し、無い箇所の地層境界については、周辺のボーリングにおける地層区分データを用いて、微地形区分と矛盾しないように、地質学的な検討を加えて補間を行った。さらに、補間した地層境界データを用いて、作成する地盤モデルのメッシュごとの地層境界データおよびN値の深度分布データを作成した。なお、データの少ないところでは後述する極小アレイのデータを活用し、速度構造の連続性を勘案して層境界を設定した。
4. 地盤構造モデルの修正解析と作成された地盤モデル
微動探査(極小アレイ)では、測定データにより得られた実測分散曲線に対し、深さ方向に単純に変換するSPM(Simple Profile Method)4)と逆解析(Simple Inversion Method(Pelekis and Athanasopoulos (2011) 5)), Arai and Tokimastu(2005)6))を行って、その平均値を用いて、地盤の速度構造を求めた。なお、逆解析に際しては、近傍の強震観測点において観測された地震波形のSコーダ波を用いてR/Vスペクトルを求め、これを併せた同時逆解析（ジョイント・インバージョン）を実施した。作成された関東地域全域の地盤構造モデルから解析される揺れやすさ・分布の各指標（AVS30、卓越周期、震度増分、最大速度増幅率等）は同セッションのポスター発表（若井ほか）にて報告する。
5.まとめ
本検討では、昨年の報告1)における浅部・深部統合地盤モデルをさらにデータを追加することで、高精度化を行った。関東地域で作成された工学的基盤と、それよりも浅い浅部地盤モデルは、既往の浅部地盤モデルと比較すると、周期・増幅特性が改善した。一次元重複反射法の計算においては、特に防災の観点で重要な周期1秒付近の結果がさらに改善した。改善の理由として、極小アレイによって、ボーリングデータのみではデータが少なく確認が難しいVs=300～500(m/s)程度の工学的基盤周辺の構造について、微動観測による位相度と周期特性等の評価によってモデルの精度が高くなったもと考える。
謝 辞
本研究は、総合科学技術・イノベーション会議のSIP（戦略的イノベーション創造プログラム）「レジリエントな防災・減災機能の強化」（管理法人：JST）によって実施されました。
参考文献
1) 先名 重樹、若井 淳、神 薫、前田 宜浩、木村 克己、松山 尚典、藤原 広行：強震動評価のための関東地域における浅部・深部統合地盤モデルの構築、地球惑星科学連合大会、SSS25-12、2016.
2) Senna, S., T. Maeda, Y. Inagaki, H. Suzuki, N. Matsuyama, and H. Fujiwara : Modeling of the subsurface structure from the seismic bedrock to the ground surface for a broadband strong motion evaluation, Journal of Disaster research., Vol.8, No.5, pp.889-903, 2013.
3) 大井昌弘、藤原広行、河合伸一：地震防災のための統合化地下構造データベースの構築、日本地震工学会論文集、第13巻第1号、pp.1-16、2013．
4) Satoh, T., C. J. Poran, K. Yamagata, and J. A. Rodriguez (1991), Soil profiling by spectral analysis of surface waves, in Proc. 2nd International Conference on Recent Advances in Geotechnical Earthquake Engineering and Soil Dynamics, vol. 2, edited by S. Prakash, pp. 1429–1434, University of Missouri–Rolla, Rolla, Mo.
5) Pelekis, P. C., and G. A. Athanasopoulos (2011), An overview of surface wave methods and a reliability study of a simplified inversion technique, Soil Dyn. Earthquake Eng., 31, 1654–1668.
6) Arai, H., and K. Tokimatsu : S-Wave velocity profiling by inversion of microtremor H/V Spectrum, Bull. Seismol. Soc. Am., 94, pp.53-63, 2004.